JP3032140B2 - 複合成形物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、曲面形状の高強度繊維
強化プラスチック（以下、ＡＣＭという）の表面に裏面
がＡＣＭの曲面形状と同一形状で表面が平面であるセラ
ミックス（以下ブリッジ型セラミックスという）を所定
数量組合せ配列し、接着、固定する際に成形物の中心部
にセラミックスの継ぎ目を無くすことにより、中心を目
標に飛来して来た高速物体の衝撃を受けた場合でも、セ
ラミックスの平面で受ける為、エネルギー吸収力が継ぎ
目部分よりも大きくなり、より優れた耐衝撃性を持つ様
にセラミックスを配列した複合成形物に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】セラミック板とＡＣＭ板を接着させるこ
とにより、高所から落下する物体又は高速に飛来する物
体に対する耐衝撃体となり得ることは、今日では公知の
事実である。また、セラミックス曲面板（通常表裏とも
曲面形状のもの、以下、これをタイコ型セラミックスと
いう）とＡＣＭ曲面板とも接着することも最近外国では
行われている。しかしながら曲面板の場合、セラミック
スの曲面の頂点付近のダメージが大きく、又頂点付近の
中央部にセラミックの継ぎ目が来ると非常に大きな衝撃
を受けた際、複合成形物の後部のＡＣＭに与える損傷も
大きく、耐衝撃体としての機能が低下する現象が起りこ
の点を更に改善する必要が生じて来た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はＡＣＭ曲面板
に所定形状のセラミックスを所定数量組合せて配列する
際に、その成形物の比較的中央部（高速な飛来物を直角
に受ける部）に継ぎ目があると、高速な飛来物がその継
ぎ目に衝突した際に対衝撃性が低下することが判り、種
々検討した結果、セラミックを配列する際成形物中央部
にセラミックスの継ぎ目が来ない様にすることにより高
速な飛来物が中央部に衝突しても、他の部所とほぼ同等
の衝撃力が得られることを見出したと共に、セラミック
スの断面をブリッジ形状にすることにより一段と増すこ
とが判り、セラミック・ＡＣＭの剥離を減少させ、ＡＣ
Ｍ裏面の膨みを極めて少なくした耐衝撃性の優れた複合
成形物を完成させるに至ったものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、高強度繊維強
化プラスチックから成る曲面形状成形物の表面に、裏面
を高強度繊維強化プラスチックと同一の曲面形状に合
せ、表面が平面である断面ブリッジ形断面形状セラミッ
クスを所定数量組合せて並べ、接着、固定する際に、成
形物の中央にセラミックスの継ぎ目がない様に所定数量
のセラミックスを組合せ配列することを特徴とする複合
成形物に関するものであり、更にはセラミックスの表面
形状が正方形、長方形、三角形、六角形等の多角形であ
り、このようなセラミックスを所定数量組合せて並べ所
定の形状とすることを特徴とする複合成形物に関するも
のであり、更にはセラミックスを全てチドリ形状に配列
してなることを特徴とする複合成形物に関するものであ
り、更には所定数量のセラミックスの配列後の形状が左
右又は上下が、ないしは左右、上下とも対称形状になっ
ていることを特徴とする複合成形物に関するものであ
る。

【０００５】ここに用いられるセラミックスは主として
ファインセラミックスと呼ばれているもので、アルミナ
（純度９０〜９９．９）系、窒化ケイ素系、炭化ケイ素
系、ジルコニア系等があり、特に限定されない。また、
かかるセラミックスの１種又は２種以上のセラミックス
を組合わせても良い。セラミックスの物性としては、ビ
ッカース硬度１０００kg／mm2 以上、曲げ強度３０kgｆ
／mm2 以上、弾性率２．８×１０4 kg／mm2 以上が好ま
しい。１片のセラミックスの形状としては、まず平面形
状は正方形、長方形、三角形等の多角形であり、断面形
状は図１に示すごとくブリッジ形状である。図１におい
て、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。形状の比
較としてタイコ形状セラミックスを図２の（ａ）、
（ｂ）にて示す。

【０００６】一方ＡＣＭに用いられる高強度繊維として
は引張強度を密度で割った比引張強度が１０×１０8 cm
以上であり、弾性率を密度で割った比弾性率が２．５×
１０8 cm以上のものである。具体的には、高強度ガラス
繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、芳香族ポリエステ
ル繊維、高強度ポリエチレン繊維、高強度ナイロン繊維
等である。一般のガラス繊維、ナイロン繊維及びポリエ
ステル繊維などは該当しない。比引張強度あるいは比弾
性率が前記値以下の繊維を用いた場合、その複合成形物
の耐衝撃性は必ずしも十分ではない。一方、これら高強
度繊維に含浸又はコーティングする樹脂としては、熱硬
化性樹脂では、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウ
レタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル
樹脂及びポリイミド樹脂等であり、熱可塑性樹脂として
は、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィ
ン、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアセテー
ト、ポリエーテルサルファイド、ポリフェニルサルファ
イド、ポリエーテル、エーテルケトン等、更には熱可塑
性ポリウレタン、スチレン、ブタジエンゴム、ニトリル
ゴム、アクリルニトリルスチレン（ＡＳ）樹脂、ネオブ
レン等の合成ゴム又はエラストマーなどである。

【０００７】ＡＣＭを得るには、熱硬化性樹脂の場合、
高強度繊維に熱硬化性樹脂を含浸又は塗布してプリプレ
グを作製し、このプリプレグを複数枚重ね、加熱加圧す
る圧縮成形法、あるいはプリプレグを作らないハンドレ
イアップ法などがある。樹脂含有率は５〜８０％（重量
％、以下同じ）の範囲が使用可能であるが、通常は５〜
５０％、好ましくは８〜３０％である。一方、熱可塑性
樹脂の場合、高強度繊維と熱可塑性樹脂フィルム或いは
織布などのシート状物とを交互に複数枚重ね合わせ加
熱、加圧する圧縮成形法や、樹脂を予め溶融しておきそ
の樹脂を高強度繊維に付着させる方法もある。熱可塑性
樹脂の含有率も上記熱硬化性樹脂と同じである。

【０００８】上述の方法で得られたＡＣＭの表面にセラ
ミックスを固定する方法としては、図３に示すように、
セラミックスの裏面の曲面形状部分とＡＣＭの表面に、
ＡＣＭに用いられた樹脂そのものあるいは合成ゴム系や
エポキシ樹脂等の接着剤で接着する方法が望ましいが、
場合によってはポルトやリベット等による機械的接合方
法もある。なお接着にて複数のセラミックスを並べる場
合には一片と隣りの一片との隙間は小さい方がよく、耐
衝撃性向上のために０．３mm以下が望ましい。また、一
片と隣りの一片との接触面は接着剤を塗布しない方が良
い。これは外部から衝撃を受けた際一片のセラミックス
はかなり破壊されるが、その破壊が隣りのセラミックス
まで伝播しないからである。このようにして得られたセ
ラミックス・ＡＣＭ複合成形物の耐衝撃性を更に向上さ
せる為には、特願平６−２１３０００号明細書のごと
く、かかる複合成形物を更にＡＣＭで包み込む方法もあ
る。

【０００９】以上説明したようにしてブリッジ型セラミ
ックスを所定数量配列して複合成形物を作製するが、本
発明においては図５〜８に示すように、成形物の中央部
Ａに継ぎ目の無い様に配列してセラミックス・ＡＣＭ複
合成形物を得る。これは中央部Ｂに継ぎ目があるセラミ
ックスから成る複合成形物と比較して、例えば大きな衝
撃力の物体や高速な飛来物が中央部に衝突した際、その
衝撃力によって破壊される面積を小さくすることができ
ると共に、セラミックスとＡＣＭとの接着層の剥離を少
なくし、更にはＡＣＭ後部の膨みも小さくすることが可
能となる。図５〜８に示すように、セラミックスをチド
リ形状に並べることにより、継ぎ目に衝撃力を受けた場
合でも図９に示すように碁盤目形状の場合と異り、前記
と同様に破壊が進まず、衝撃力によってＡＣＭが大きな
ダメージを受けることはない。又図５〜８に示す様、上
下又は左右あるいは上下・左右とも対称形状にすること
は、例えば身体等に装着する場合は機能上、操用性上重
要なことでもある。以下、本発明を図面にて説明する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のブリッジ型セラミックスの一例で、
（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図

【図２】従来のタイコ型セラミックスの一例で、（ａ）
は平面図、（ｂ）は正面図

【図３】本発明のセラミックス・ＡＣＭ複合成形物の一
例の断面図

【図４】従来のセラミックス・ＡＣＭ複合成形物の一例
の断面図

【図５】セラミックチドリ配列長方形状複合成形物

【図６】セラミックチドリ配列正方形状複合成形物

【図７】セラミックの一片が六角形状のチドリ配列複合
成形物

【図８】セラミックの一片が三角形、正方形及び長方形
から成るチドリ配列複合成形物

【図９】セラミックの一片が正方形から成る碁盤目配列
複合成形物

【図10】セラミックの一片が正方形及び長方形から成る
チドリ配列複合成形物

【図11】セラミックの一片が正方形・長方形及び三角形
から成るチドリ配列と碁盤目配列混合の複合成形物

【図12】 図１４に同じ、ただし８角形状複合成形物

【符号の説明】

1；セラミックス 2；接着剤層 3；ＡＣＭ （ａ）；平面図 （ｂ）；正面図 Ａ；複合成形物の中央（セラミックの継ぎ目がないこと
を示している）。 Ｂ；複合成形物の中央（セラミックの継目があることを
示している）。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高強度繊維強化プラスチックから成る曲
   面形状成形物の表面に、裏面を高強度繊維強化プラスチ
   ックと同一の曲面形状に合わせ、表面が平面である断面
   ブリッジ形状セラミックスを所定数量組合せて並べ、接
   着、固定する際に、その成形物の中央にセラミックスの
   継ぎ目がない様に所定数量のセラミックスを組合せ配列
   することを特徴とする複合成形物。
2. 【請求項２】 前記セラミックスの表面形状が正方形、
   長方形、三角形、六角形等の多角形である請求項１記載
   の複合成形物。
3. 【請求項３】 所定数量のセラミックスを全てチドリ形
   状に配列してなる請求項１及び請求項２記載の複合成形
   物。
4. 【請求項４】 所定数量のセラミックスの配列後の形状
   が左右及び又は上下が全て対称形状になっている、請求
   項１、２又は３記載の複合成形物。